一种卧式连续发酵系统以及连接发酵方法与流程

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体为食品、饲料中微生物发酵，尤其涉及一种卧式连续发酵系统以及连接发酵方法。

背景技术：

光合细菌(photosyntheticbacteria,简称psb)是地球上最早出现具有原始光能合成体系的原核生物，是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥以及土壤中。目前运用较多的为红螺菌科光合细菌，特别是红假单孢菌属中的种类。

光合细菌具有多种异养功能：固氮、脱氮、固碳、硫化物氧化等，目前主要应用于水产养殖，与水体中的氮、磷、硫循环密切相关，在水体的自净过程中扮演着重要角色，具体表现在：1、净化水质，光合细菌在水底层缺氧的情况下，能将有害物质吸收，成就自体生长进而形成优势种群并释放出大量的抑菌酵素，可使其它的病原菌生长受阻，从而起到了水质净化剂的作用；2、用作饲料添加剂，将光合细菌的菌液以3～5％的量添加剂饲料中,可降低饲料系数、增强机体抗病能力，促进其生长，大幅度提高产量；3、保护鱼虾苗种培育，光合细菌应用于鱼虾蟹贝的育苗中，可促进幼体生长、变态,提高成活率；4、作为饵料，光合细菌菌群可直接被鱼虾滤食，更是浮游动物的好饵料，而浮游动物则是虾、蟹、鱼类苗种及鳙鱼等成鱼的直接食料；5、防治鱼病，光合细菌通过对有害物质的异养作用，达到净化水质，减少疾病的发生，通过降解鱼药及污水的污染，改善鱼类的生长环境，增强鱼体体质，光合细菌占优势时，可抑制其它病原菌的滋生；6、消除好氧因子，底质中的有害物质在分解转化中，要消耗氧，而光合细菌吸收了耗氧物质后，起到间接增氧的作用。

但光合细菌的生长需要有适宜的外部环境和合理的营养条件，才能正常地、高速地繁殖，产出优质的菌液，而目前光合细菌的发酵设备和方法还有一定缺陷，光照不均匀，光合细菌容易团聚沾附在容器内壁等，因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种卧式连续发酵系统以及连接发酵方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种卧式连续发酵系统，包括：

第一流体，所述第一流体的输送压强和间隔时长能够调节；

发酵容器，所述发酵容器位于其长度方向的两端分别设置有入口和出口，第一流体由所述入口流入，沿所述发酵容器的长度方向向所述出口流出；

辅助器材，所述辅助器材悬吊于所述发酵容器内，并且多个所述辅助器材在所述发酵容器的高度方向上相互平行设置，所述辅助器材包括辅助板、与所述辅助板固定的发光件以及刷毛，所述辅助板由透明材质制成，所述发光件沿所述辅助板的长度方向排布，所述刷毛设置于所述辅助板的表面，所述刷毛的长度大于相邻所述辅助器材之间的距离。

优选地，所述发光件位于所述辅助板的内部，所述辅助板的表面正对所述发光件的位置设置有第一散光部，所述第一散光部具有面向所述辅助板外部的弧形面。

优选地，所述辅助板的相邻所述第一散光部之间设置有第二散光部，所述第二散光部具有面向所述辅助板内部的弧形面。

优选地，所述发酵系统还包括第二流体，所述辅助板内部具有容纳腔并与第二流体连通，所述发光件位于所述容纳腔内，所述第一散光部采用弹性透明材料制成，并受所述第二流体的作用力产生面向所述辅助板外部的弧形面。

优选地，所述第二流体为水流。

优选地，所述发酵系统还包括吊装组件，所述辅助板上设置有多个贯穿其厚度方向的吊装孔，所述吊装组件包括吊装线和限位件，所述吊装线依次穿过多个所述辅助器材对应的所述吊装孔，并且所述吊装孔沿述第一流体同向的长度大于所述吊装线的直径10-30cm，所述吊装线的两端与所述发酵容器的内壁连接，所述限位件设置于所述吊装线上，并位于所述辅助板的下方，与所述辅助板相抵接。

优选地，所述发酵系统还包括均流件，所述均流件位于所述发酵容器的所述入口与所述多个辅助器材之间，所述均流件朝向所述辅助器材的一侧设置有多个分流孔。

优选地，所述多个辅助器材上的所述刷毛不均匀排布。

优选地，所述刷毛成排倾斜设置于所述辅助板上。

优选地，所述第一流体为培养物、营养物或惰性气体。

优选地，所述第一散光部为半球形。

优选地，所述第一散光部为半圆柱形，所述第一散光部的轴向与所述第一流体的流动方向呈一夹角。

优选地，所述第一散光部的轴向与所述第一流体的流动方向呈90°。

优选地，所述第二散光部为半圆柱形，所述第二散光部的轴向与所述发光件的轴向平行。

优选地，所述发光件的光照强度为1000-6000lux。

优选地，所述发酵容器设置有温控器以及温度传感器，所述温控器控制所述发酵容器内的温度为15-33℃。

优选地，所述发酵容器设置有排气管，所述排气管连接有排气阀。

优选地，所述发酵容器设置有伸入其内部的ph计、照度计和溶解氧探测器。

本发明还提供了一种微生物发酵辅助器材，包括透明的辅助板，所述辅助板的内部设置有容纳腔，并且外部设置有与所述容纳腔连通的出入口，所述容纳腔内设置有发光件，所述辅助板的表面正对所述发光件的位置设置有第一散光部，所述第一散光部采用弹性透明材料制成，并能够产生面向所述辅助板外部的弧形面。

优选地，所述辅助板的相邻所述第一散光部之间设置有第二散光部，所述第二散光部具有面向所述辅助板内部的弧形面。

优选地，所述辅助板的表面还设置有刷毛。

优选地，所述刷毛成排倾斜设置于所述辅助板上。

优选地，所述第二散光部为半圆柱形，所述第二散光部的轴向与所述发光件的轴向平行。

本发明还提供了一种微生物连接发酵方法，包括以下步骤：

启动第一流体向发酵容器内输送培养物、营养物或惰性气体；

发酵分为活跃期以及休眠期，两个时期分别控制相应的第一流体压强、流通间隔时长以及发酵容器内光照强度、温度。

优选地，还包括步骤：启动第二流体进入辅助板内以控制第一散光部在发酵活跃期和休眠期产生不同形变。

优选地，发酵活跃期，以5-6mpa、5-10min通一次所述第一流体，控制所述发酵容器内的光照强度为3000-6000lux，温度为28-33℃；

优选地，发酵休眠期，以2-3mpa、15-30min通一次所述第一流体，控制所述发酵容器内的光照强度为1000-3000lux，温度为15-20℃。

优选地，在发酵活跃期，控制第一散光部的最大高度在5-10cm。

优选地，在发酵休眠期，控制第一散光部的最大高度在0-2cm。

优选地，当所述发酵容器内ph值不小于9时，增大第一流体通入量，或添加醋酸。

优选地，保持所述发酵容器内的液体体积占所述发酵容器体积的1/3-3/4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发酵系统适宜微生物，特别是光合细菌的连续发酵，能够通过间隔持续性输入的第一流体(培养物、营养物或惰性气体)实现发酵容器内的辅助器材自晃动，对发酵容器内的液体实现搅拌，减少光合细菌团聚沉淀，使其受光均匀，促进其繁殖。

(2)本发酵系统通过多个辅助器材使得布光更为均匀，将光源设置在辅助板上，实现多级光源分布，增强光合细菌的受光均匀度，同时降低对光合细菌搅拌要求。

(3)本发酵系统通过在辅助器材上的刷毛配合第一流体，同时实现了对光源表面的清洁，避免由于光合细菌的趋光性造成容易附着在辅助板表面而造成光源被遮挡，光合细菌受光不足。

(4)本发酵系统通过设置在辅助板上的第一散光部，通过其弧形面实现光源的扩散均布，提高光照均匀度，促进光合细菌繁殖，同时凸起的第一散光部对第一流体具有一定阻拦作用，加强辅助板的晃动，增强搅拌作用；进一步地，通过采用弹性透明材料制作第一散光部，配合第二流体，实现对第一散光部的突出高度调控，即控制其散光作用以及阻挡体积，进而调整光照均匀度以及搅拌力度，控制光合细菌的繁殖。

(5)本发酵系统通过均流件，实现将第一流体均匀的流向各块辅助板，实现搅动的均匀度，以及各层级之间发酵的相对均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图，其中省略发酵容器的一侧壁；

图2为本发明中辅助板的立体结构示意图；

图3为本发明中辅助板的部分透视放大示意图；

图4为图3的侧视示意图；

图5为本发明中吊装组件的立体结构示意图；

图6为图5中a部分的放大示意图；

图7为本发明中辅助板与吊装组件组合后的部分放大示意图。

具体地，100-发酵容器，110-入口，120-出口，

200-辅助器材，201-辅助板，210-发光件，220-刷毛排，221-刷毛，230-吊装孔，240-第一散光部，250-第二散光部，260-容纳腔，270-出入口，280-软管，

300-吊装组件，310-吊装线，320-限位件，

400-均流件，410-分流孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种卧式连续发酵系统，包括：第一流体、发酵容器100以及辅助器材200，本发酵系统适宜光合细菌的连续发酵，能够通过间隔持续性输入的第一流体实现发酵容器100内的辅助器材200自晃动，对发酵容器100内的液体实现搅拌，减少光合细菌团聚沉淀，使其受光均匀，促进其繁殖。

具体地，第一流体的输送压强和间隔时长能够调节，第一流体可以为培养物、营养物或惰性气体，因此，其前序装置应包括液体罐、气体罐、相应泵体以及连接管、控制阀等，这是本领域技术人员可以根据需求、场地等灵活设置的，不再赘述。培养物为光合细菌菌种，本发酵系统优选适用于红假单孢菌属光合细菌。营养物可以采用光合细菌培养液，可根据发酵进程进行适度稀释，同时营养物也可以为二氧化碳气体、氮气等，惰性气体可以采用氦气。

发酵容器100位于其长度方向的两端分别设置有入口110和出口120，第一流体由入口110流入，沿发酵容器100的长度方向向出口120流出，发酵容器100可以为发酵池、发酵罐等，并且发酵容器100的长度远大于其宽度和高度，以实现第一流体的长距离流动，并且光合细菌随第一流体充分发酵。为对发酵进程更好的调控，发酵容器100优选设置有温控器以及温度传感器，温控器控制发酵容器100内的温度为15-33℃。发酵容器100还可以设置有伸入其内部的ph计、照度计和溶解氧探测器。进一步优选地，发酵容器100设置有排气管，排气管连接有排气阀，以对发酵容器100内产生的气体进行适当排出。

如图2所示，辅助器材200包括辅助板201、与辅助板201固定的发光件210以及刷毛221。辅助器材200悬吊于发酵容器100内，能够随第一流体摆动。辅助板201由透明材质制成，并且发光件210沿辅助板201的长度方向排布，一般设置为发光件210均匀排布于辅助板201，可以是设置在辅助板201的表面，也可以设置在辅助板201的内部，本实施例中，设置于辅助板201的内部，以实现对发光件210更好的保护。发光件210的光照强度优选为1000-6000lux，进一步优选地，发光件210的光照强度可调，以适应不同的发酵需求。通过多个辅助器材200在发酵容器100的高度方向上相互平行设置，实现多级光源分布，增强光合细菌的受光均匀度，同时降低对光合细菌搅拌要求。刷毛221一般可以成排设置为刷毛排220排布于辅助板201的表面，刷毛221的长度大于相邻辅助器材200之间的距离，以实现对其相邻辅助板201表面的清扫，避免由于光合细菌的趋光性造成容易附着在辅助板201表面进而造成光源被遮挡，使得沉淀在辅助板201表面的光合细菌再次悬浮，使得光照均匀投射，促进光合细菌受光。优选地，多个辅助器材200上的刷毛221不均匀排布，进一步优选地，刷毛221成排倾斜设置于辅助板201上，以形成对第一流体不同的阻挡力，实现多个辅助板201的不同步晃动，以实现更好的清洁作用。

根据本发明的一优选实施方式，如图3所示，发光件210位于辅助板201的内部，辅助板201的表面正对发光件210的位置设置有第一散光部240，第一散光部240具有面向辅助板201外部的弧形面。第一散光部240可以为半球形，沿发光件210的轴线设置有多个，当然，第一散光部240也可以为半圆柱形，直接覆盖于发光件210的上方，优选地，第一散光部240的轴向与第一流体的流动方向呈一夹角，进一步优选地，该夹角为90°。通过第一散光部240的弧形面实现光源的扩散均布，提高光照均匀度，促进光合细菌繁殖，同时凸起的第一散光部240对第一流体具有一定阻拦作用，加强辅助板201的晃动，增强搅拌作用。

根据本发明的一优选实施方式，如图3和图4所示，辅助板201的相邻第一散光部240之间设置有第二散光部250，第二散光部250具有面向辅助板201内部的弧形面，以增强散光作用，以及增强对第一流体的引导，加大辅助板201的晃动。第二散光部250优选为半圆柱形，第二散光部250的轴向与发光件210的轴向平行。

根据本发明的一优选实施方式，如图3和图4所示，第一散光部240采用弹性透明材料制成，由此可以产生不同形变，对应的，发酵系统还包括第二流体，辅助板201内部具有容纳腔260，并设置有出入口270，连接软管280，并与第二流体连通，发光件210位于容纳腔260内，第一散光部240受第二流体的作用力产生面向辅助板201外部的弧形面，即该弧形面的凸出高度受第二流体控制，第二流体通过控制其散光作用以及阻挡体积，进而调整光照均匀度以及搅拌力度，控制光合细菌的繁殖。优选地，第二流体为水流，以实现较好的散光作用。可以理解的是，软管280应具有一定长度，以不妨碍辅助板201的晃动。

根据本发明的一优选实施方式，如图1所示，发酵系统还包括吊装组件300，辅助板201上设置有多个贯穿其厚度方向的吊装孔230(如图2、图3和图4所示)与其配合。如图5和图6所示，吊装组件300包括吊装线310和限位件320，吊装线310依次穿过多个辅助器材200对应的吊装孔230，吊装线310的两端与发酵容器100的内壁连接，以实现固定，可以理解的是，为实现辅助板201的晃动，吊装线310并非绷直与发酵容器100的内部连接。如图7所示，限位件320设置于吊装线310上，并位于辅助板201的下方，与辅助板201相抵接，以限定辅助板201在发酵容器100内的高度位置，进一步优选地，限位件320同时设置于辅助板201的上方1-2cm，以实现对其高度位置的更好限制，使得相邻辅助板201上的刷毛221能够实现更好的清洁作用。。吊装孔230沿述第一流体同向的长度大于吊装线310的直径10-30cm，以实现辅助板201随第一流体更好地晃动。

根据本发明的一优选实施方式，如图1所示，发酵系统还包括均流件400，均流件400位于发酵容器100的入口110与多个辅助器材200之间，均流件400朝向辅助器材200的一侧设置有多个分流孔410，实现将第一流体均匀的流向各块辅助板201，实现搅动的均匀度，以及各层级之间发酵的相对均衡。

如图2-4所示，一种微生物发酵辅助器材200，包括透明的辅助板201，辅助板201的内部设置有容纳腔260，并且外部设置有与容纳腔260连通的出入口270，容纳腔260内设置有发光件210，辅助板201的表面正对发光件210的位置设置有第一散光部240，第一散光部240采用弹性透明材料制成，并能够产生面向辅助板201外部的弧形面。

根据本发明的一优选实施方式，辅助板201的相邻第一散光部240之间设置有第二散光部250，第二散光部250具有面向辅助板201内部的弧形面，以在辅助板201表面形成不平表面，增强对发酵溶液的扰动。优选地，第二散光部250为半圆柱形，第二散光部250的轴向与发光件210的轴向平行。

根据本发明的一优选实施方式，辅助板201的表面还设置有刷毛221，优选地，刷毛221成排倾斜设置于辅助板201上。

一种微生物连接发酵方法，包括以下步骤：

启动第一流体向发酵容器100内输送培养物、营养物或惰性气体；

发酵分为活跃期以及休眠期，两个时期分别控制相应的第一流体压强、流通间隔时长以及发酵容器内光照强度、温度。

具体为：发酵活跃期，以5-6mpa、5-10min通一次第一流体，控制发酵容器100内的光照强度为3000-6000lux，温度为28-33℃；

发酵休眠期，以2-3mpa、15-30min通一次第一流体，控制发酵容器100内的光照强度为1000-3000lux，温度为15-20℃。

根据本发明的一优选实施方式，还包括步骤：启动第二流体进入辅助板201内以控制第一散光部240在发酵活跃期和休眠期产生不同形变，具体为，在发酵活跃期，控制第一散光部240的最大高度在5-10cm，在发酵休眠期，控制第一散光部240的最大高度在0-2cm。

根据本发明的一优选实施方式，当发酵容器100内ph值不小于9时，增大第一流体通入量，或添加醋酸。

根据本发明的一优选实施方式，保持发酵容器100内的液体体积占发酵容器100体积的1/3-3/4。

综上所述，本发酵系统以及发酵方法适宜光合细菌的连续发酵，能够通过间隔持续性输入的第一流体(培养物、营养物或惰性气体)实现发酵容器内的辅助器材自晃动，对发酵容器内的液体实现搅拌，减少光合细菌团聚沉淀，使其受光均匀，促进其繁殖。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。